摘 要 提出了以PTCR功能材料作为热敏元件的传感器，以红外光为信号传输载体进行高电压设备在线多点测量的原理及其实现方法。
关键词 高电压 温度在线监测
On-line Multipoint Temperature Monitoring of HV Apparatus
Abstract The principle of on-line multipoint temperature monitoring of HV apparatus by using functional PTCR material as transducer and infrared light as signal carrier was presented in this paper. The design method based on this principle was mainly intorduced as well.
Key words high voltage on-line mulipoint temperature monitoring
0 引 言
电力系统高压设备器件之间的导电连接，尤其是母线及隔离插头间，会因电磨损、机械操作或短路电动力引起的机械振动等原因，使接触条件恶化，接触电阻增加，引起接触点的温度升高，加剧接触表面的氧化，导致局部熔焊或接触松动处产生火花，甚至电弧放电，最终造成电气设备的损坏等重大短路故障。温度的在线监测是防止这类事故的重要手段。本文在以PTCR功能材料作为热敏元件，红外光为信号传输载体的单点温度监测方案基础上［1，2，4］，提出多点测量方案和实现方法。
1 多点测温监测器的基本原理
监测器由两大部分组成：1)处于高电位下，以单片机为中心组成的信号处理电路及其供电电源；2)在低电位下同样由单片机组成的信号还原、数值计算及数显报警系统［1～3］。
以红外光作为高低电位系统间的信息传递媒介解决了高低电位间的绝缘隔离问题，但红外光波在空间传播的单一性，无法实现多路信号有识别的传输。因电气设备需要多个温度测量点，必须使用串行通讯方式。通过红外发光二极管将每组二进制信息码依据约定的格式发送至空间，红外接收器逐位接收，并按约定的格式解码。但多点发射—接收器同时工作时，多路红外信号在传输过程中势必相互干扰，影响接收器信号接收和解码过程，使低电位系统无法识别出相应测温点的信息。为避免这一现象的发生，有人提出应用时序原则的多路信号传递方式［3］。这是一种单向信息传递方式，各点分别以不同的时间间隔，间断地向接收系统发射红外信号，每次发射过程将串行数据连续发射二次。以三点测温系统为例，其脉冲信号传递时序见图1。
图1 多路信号的传递时序
图中阴影部分表示两信息间相互干扰，该处温度信息无法被正确显示。这种方法通过发射时间间隔来保证在较短的时间内，每一路红外串行信息都有机会单独且完整地向接收系统发射，由串行信息中的系统码来区分各测温点。此方案特点是高电位仅有发射信息功能，电路简单，元件少，但测温点数目受限制。为改进其不足，本文提出一种“电话”应答式信号传输方法，不同的测温点有其独立的高电位电路，可完成温度信号的生成发射和系统码的接收。同时仍共用一套低电位的信号接收处理电路。传输方法如下：
高低电位电路同时起动，接着高电位电路处于等待接收信号状态。低电位电路在初始化后，以一定时间间隔依次发射对应各测温点的系统码。每个系统码在3s(人为设定)内发射若干次。稍后，低电位电路开始接收信号，若3s内接收到对应系统码的信号，则停止发射系统码，对收到的信号进行处理并显示温度。接着发射另一个系统码，为下个测温点作准备。若在这循环过程中，3s内未接收到对应测温点的信号或信号不正确，则显示该点故障，转而发射下个测温点系统码。
高电位各装置在等待时间内对低电位发来的信号解调解码，并比较确定是否与本测温点的系统码一致。若一致，则将本点的温度调制后发射给低电位接收电路；若不一致或没收到对应的系统码信号，则继续等待并准备接收信号；若在规定时间内收不到信号，先自动复位进行自检，后报警显示响应故障。高低电位的电路分别执行各自的程序流程。
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